茶果皮活性炭的制备及其对亚甲基蓝染料吸附的研究

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本文以茶果皮为原料,分别采用磷酸活化法和氯化锌活化法制备活性炭。并对所制备的两种活性炭采用氮气吸附脱附和扫描电镜(SEM)进行物理结构分析;采用Boehm酸碱滴定、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和零电荷值(pHPzC)进行表面化学结构分析。同时分别考察了溶液初始pH、活性炭投加量、温度、时间对水溶液中亚甲基蓝去除率的影响,并对其吸附动力学、吸附平衡学、吸附热力学进行了研究。  研究表明:磷酸活化法和氯化锌活化法所制备的活性炭的BET比表面积分别为1024.19m2/g和1320.22m2/g,总孔容分别为0.7463cm3/g和0.7854cm3/g,平均孔径分别为2.915nm和2.380nm,均以中孔为主。从SEM图中可以看出两种方法制备的活性炭表面均布满了形状不规则的孔隙结构;FTIR分析表明活性炭表面存在-OH、C=C、C=O等多种官能团;Boehm酸碱滴定表明活性炭表面的含氧酸性官能团数量大于碱性官能团数量;磷酸活性炭和氯化锌活性炭的零电荷值(pHPzC)分别为2.0和5.6左右,与Boehm滴定结果相一致。  亚甲基蓝吸附影响因素试验表明当亚甲基蓝溶液浓度为200mg/L时,活性炭的最佳投加量为1.0~1.5g/L;溶液pH值在4左右时吸附效果最佳;高温不利于吸附进行。吸附动力学试验表明,吸附过程符合伪二级动力学模型,化学吸附为主要的限速因子,颗粒扩散模型表明颗粒内扩散不是吸附过程中的唯一限速因子;等温吸附试验表明,Langmuir等温模型可以更好的反应吸附特性,活性炭对亚甲基蓝分子的吸附为单分子层吸附,磷酸活性炭和氯化锌活性炭对亚甲基蓝的单分子层最大吸附量分别为291.5 mg/g和342.5mg/g,吸附性能较佳。吸附热力学研究表明,活性炭吸附亚甲基蓝的过程为自发的放热反应。
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